瓦斯抽采对采空区浮煤自燃影响及防治措施

针对立体瓦斯抽采对采空区自燃带分布及浮煤自燃的影响,以采空区风流速度的变化为切入点,以义马集团U+Ⅰ型通风系统为背景,研究在立体瓦斯抽采系统中由于漏风而造成采空区"三带"分布变化及对浮煤自燃的影响.结果表明,瓦斯抽采及采空区浮煤自热产生的"内生火风压"加剧了采空区的漏风,使自燃带的划分范围更复杂,增加了采空区发火的危险性,最后提出了增阻漏风及同步注氮、注水、注浆的综合防灭火措施.     

瓦斯抽采下沿空留巷采空区自燃危险区域判定

由于沿空留巷工作面采空区漏风严重且对具有自然发火的煤层影响较大,所以研究沿空留巷采空区自燃危险区域具有重要意义。针对沿空留巷侧采空区瓦斯抽采及充填墙裂隙演化诱导漏风及自燃问题,以沙曲矿沿空留巷综放面为研究对象,通过SF6漏风实测及束管观测研究,研究了工作面及沿空留巷侧采空区漏风规律及氧气体积分数分布特征,并对采空区不同倾向范围内自燃氧化"三带"的分布区间进行了识别及划分,进而在理论及实测分析的基础上,结合工作面推进速度及煤层自然发火期发现在沿空留巷侧采空区倾向方向5~30 m存在自燃危险区,若改变工作面开采条件,其他非自燃区域可能转变为自燃危险区。     

高抽巷抽采对采空区漏风规律的影响研究

掌握高抽巷抽采对采空区漏风规律的影响,可为控制采空区漏风量和选取降低采空区遗煤自燃危险性的方法提供指导。利用Fluent软件对有、无高抽巷抽采瓦斯两种情况下的采空区漏风量和采空区内风速分布进行了数值模拟研究。结果表明:没有高抽巷抽采瓦斯时,沿工作面长度方向,由工作面进风端头到接近工作面中部范围内漏风风流由工作面流向采空区;有高抽巷抽采瓦斯时,沿工作面长度方向,几乎全程范围内漏风风流由工作面流向采空区,且有高抽巷抽采瓦斯时漏入采空区的总风量比没有高抽巷抽采时增加了54.7%。     

利用采空区瓦斯流动规律进行瓦斯抽放的探讨

通过对采空区抽放瓦斯试验进行分析,找出了试验失败的原因．在对采空区瓦斯流动规律分析研究的基础上,提出了采空区瓦斯抽放的设想,为采空区瓦斯抽放提出了新的理论依据．研究认为,进行采空区瓦斯抽放不仅有利于大气环境保护和安全生产,而且还可以创造出可观的经济效益．     

利用采空区瓦斯流动规律进行瓦斯抽放的探讨

通过对采空区抽放瓦斯试验进行分析 ,找出了试验失败的原因 .在对采空区瓦斯流动规律分析研究的基础上 ,提出了采空区瓦斯抽放的设想 ,为采空区瓦斯抽放提出了新的理论依据 .研究认为 ,进行采空区瓦斯抽放不仅有利于大气环境保护和安全生产 ,而且还可以创造出可观的经济效益 .     

顶板巷道抽放采空区瓦斯的应用研究

本文以采空区瓦斯储集及流动理论为基础,探讨了采空区瓦斯抽放巷道布置原则,并考察了淮南某矿－６０２ｍＥ２Ｃ１３工作面顶板巷道所放采空区瓦斯的效果,分析了顶板巷道抽放采空区瓦斯的机理。     

三相泡沫对综放面采空区漏风的影响规律

为研究综放面上隅角埋管注三相泡沫时采空区漏风风流的变化规律,采用FLUENT软件进行模拟分析.模拟结果表明,当综放面倾角分别为0°,10°,30°时,三相泡沫在采空区沿工作面倾斜方向的扩散范围分别达到20～30,50～100,100～150m,大大地减少了采空区的漏风风量;同时,采空区氧化带带宽分别缩减为10～20,10～15,5～10m,模拟结果表明三相泡沫能有效地防治采空区的煤炭自燃.以新集二矿1606工作面为例,注三相泡沫后,采空区氧化带带宽由60m缩减为15m以内,漏风风量由原来的约200m3/min减少到约25m3/min,以此为依据制定的防灭火方案取得了很好的效果,表明了模拟结果跟现场实际基本吻合.     

前进式预埋管法抽放采空区瓦斯的试验研究

以采空区瓦斯涌出规律为基础，探讨了采空区瓦斯的治理原则；并以平煤（集团）公司十矿２０１３０综采面为试验点，进行了前进式预埋管法抽放采空区瓦斯的试验研究．研究结果表明：该技术不仅对解决采空区上隅角瓦斯积聚问题具有重要作用，而且还为采空区瓦斯资源的开发利用提供了实用技术．     

采空区瓦斯抽采方式对煤自燃氧化环境影响的数值模拟对比

为研究U型通风工作面采空区瓦斯抽采对遗煤自燃的影响,以数值模拟为手段,通过求解质量、动量和组分传输方程组比较不同抽采方式下采空区流场与浓度场的变化规律,得到3种不同瓦斯抽采方式的抽采效果和火灾风险的优劣排序。结果表明：由于需要使抽采口进入瓦斯富集区,所以抽采效果越好越容易引导空气向采空区纵深发展,自燃危险性越大,如果氧化带扩大范围超过工作面推进速度的极限,应配合注氮等措施降低自燃概率;综合考量抽采效果和安全性,上隅角埋管抽采方案最为经济、安全;当抽采口离工作面较近时,抽采负压过大会引起空气漏风回流,造成抽采浓度降低,甚至引起抽采口附近自燃。     

采空区开区移动瓦斯抽放的数值模拟

针对我国高瓦斯矿井采空区瓦斯抽放的现状，强调了在工作面后方“边采边抽”的开区移动瓦斯抽放方法，以提高资源回收减少大气污染与瓦斯治理的双重效益．建立了非均质采空区瓦斯渗流--扩散的数值模型，模拟了瓦斯在采空区中的涌出、分布及积聚的流体力学原理．模拟表明，抽放流量与采空区瓦斯涌出量和抽放瓦斯浓度均呈显的反比关系，且抽放的纯瓦斯量基本保持恒定，结论与采空区瓦斯持续稳定释放的客观性完全一致；抽放口位置越深入采空区，瓦斯绝对涌出量略有降低，抽放浓度越高．由此确定了抽放口的最佳位置和抽放流量．结合实例，利用联络巷进行瓦斯抽放，可获得高于40％浓度的瓦斯，理论抽放效率在70％以上，若配合以漏风导流，可彻底抑制瓦斯涌入工作面，并降低配风量。     

提高回采工作面瓦斯抽放率的途径

通过对已试抽工作面的瓦斯抽放效果分析,对抽放钻孔直径、钻孔间距、抽放负压、封孔深度等直接影响瓦斯抽放率的因素进行了研究改进.探寻了戊组煤层钻孔瓦斯涌出规律,并提出了适合戊组煤层的合理瓦斯抽放参数.     

提高回采工作面瓦斯抽放率的途径

通过对已试抽工作面的瓦斯抽放效果分析 ,对抽放钻孔直径、钻孔间距、抽放负压、封孔深度等直接影响瓦斯抽放率的因素进行了研究改进 .探寻了戊组煤层钻孔瓦斯涌出规律 ,并提出了适合戊组煤层的合理瓦斯抽放参数 .     

Spatial-temporal variation features and law of gas concentration in the fully mechanized working face under the condition of intermittent ventilation

Based on the fluid mechanics and mass transfer theory, a mathematical model of the spatial-temporal variation of gas was derived to avoid the gas accident caused by the main fan stopping ventilation under the condition of intermittent ventilation in the tunnel. According to the actual parameters of the tunnel, a numerical calculation model was established. The spatial-temporal variation of gas concentration in the fully mechanized working face under the condition of intermittent ventilation was calculated by using the commercial package Fluent, and the correctness of the calculated results was verified by the actual monitoring data of the mine. Firstly, the gas concentration was calculated under different wind velocities at driving face in coal tunnel, and the result showed that the gas can be carried effectively by the wind when the wind velocity is about 1.8 m/s. Secondly, the distributions of wind velocity and gas concentration at driving face were studied at 1.8 m/s, and the result showed the gas concentration increased gradually with the distance close to the outlet, but the gas concentration almost kept constant at the height of driving face. Thirdly, the distribution of gas concentration was investigated with time after the ventilation was stopped and restarted, respectively. The gas concentration of test point gradually increased with the increment of downtime, when the downtime was 40 min, the gas concentration of test point 3 reached the maximum value. The gas concentration increased gradually and reached the maximum after 10 min of restart, then sharply decreased and kept constant.     

综采面邻空煤柱漏风微循环现象研究

针对综采面"采场-邻空煤柱-采空区"间的漏风微循环现象,利用MATLAB中的PDE工具进行二维非线性渗流的数值模拟,同时分析研究漏风微循环现象形成的原因,以及漏风微循环对煤炭自燃的影响。研究表明,"采场-邻空煤柱-采空区"间的漏风微循环可以导致采空区内相对压力和气体成分的周期性变化,即"采空区喘息"现象。     

Bulking factor of the strata overlying the gob and a three-dimensional numerical simulation of the air leakage flow field

The present study examines the results of the researches related to the gob bulking factor carried out at home and abroad. A mathematical function of a three-dimensional gob bulking factor is described based on a three-dimensional gob model. The method of taking value for interstice and permeability ratios is also proposed. The law of air leakage of fully mechanized top coal is researched in this study. The results show that the speed of air flow near the upper and lower crossheadings is higher than that in the central section of the gob at the same distance from the working face. When the amount of air at the working face exceeds a critical amount, the width of the spontaneous combustion zone in the upper and lower crossheadings is also larger than that in the central section. In this situation, the key is preventing the coal left in the upper and lower crossheadings from self-igniting. Reducing the amount of air at the working face can decrease the width of the spontaneous combustion zone, especially the width near the upper and lower crossheadings. This also moves the spontaneous combustion zone in the direction of the working face. It can prevent the coal in the gob from self-igniting by making the coal left in the crossheadings to be inert and by effectively controlling the amount of air at the working face.     

采煤工作面瓦斯体积分数分布规律研究

针对综合机械化煤矿开采的特点和瓦斯涌出的来源,沿采煤工作面布置测点,对采煤工作面瓦斯体积分数进行监测,研究瓦斯体积分数在采煤工作面分布规律。对监测数据的整理与分析表明,在工作面内,沿工作面走向方向,由于风速、风量和漏风的影响,瓦斯体积分数是逐渐增大的,且在采面中部到回风侧之间,瓦斯体积分数变化剧烈,尤其在靠近回风侧的30架液压支架段。沿工作面倾向方向,瓦斯体积分数呈现较高、高、低、高、较高的现象,同时煤壁至采空区的距离之间,瓦斯体积分数存在一个最小值,其位置在采面的不同空间点有所不同。     

大采高、高瓦斯综采面瓦斯综合治理技术

针对潘三煤矿综采工作面大采高、瓦斯涌出量大的现实条件,研究并并实施以顶板高抽巷抽采瓦斯为主,风排管理并重的综合瓦斯治理技术,杜绝了大采高、高瓦斯综采工作面瓦斯超限现象,提高了工作面的单产,实现了煤与瓦斯共采,取得了显著的经济效益和社会效益.研究成果对类似条件下的煤炭开采具有指导价值.     

立体瓦斯抽采条件下煤自燃预测预报标志气体的优化选择

结合义马煤业集团耿村煤矿工作面立体瓦斯抽采的实际情况,通过低温氧化试验,参照标志气体优选原则,确定CO,C2H4作为主要标志气体指标,C2H6作为辅助指标,并定量出采空区CO体积分数的临界值,建立了耿村矿23号煤层自燃预测预报标志气体体系.同时为克服采空区气体抽样的困难,推导出高抽巷气体成分与采空区气体成分间的关系,利用高抽巷的气体成分预测采空区浮煤的自然发火.     

采煤工作面长钻孔瓦斯抽采效果数值模拟

根据现场对煤层瓦斯基础参数的测定,在实验室对顺层长钻孔在异径条件下瓦斯浓度、抽放半径和流量等参数变化规律进行数值模拟计算,并在白山坪煤矿1265采煤工作面的溜子道进行抽放半径的效果检验,发现数值模拟计算结果与实测结果吻合较好。最终结果表明,为保证采煤工作面安全生产,钻孔直径应当75~100 mm较好。